Đề tài nghiên cứu mô phỏng hệ thống động lực xe vfe34 sử dụng động cơ điện sử dụng phần mềm avl cruise

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.75 MB, 51 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰCXE VFE34 SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐIỆN SỬ DỤNG PHẦN

MỀM AVL CRUISE

CBHD: TS. Hồ Hữu Chấn

Sinh viên: Nguyễn Phước VinhMã số sinh viên: 20019097

Vĩnh Long – Năm 2023

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Số: (Theo số thứ tự)-TL.HK1.23.24

PHIẾU GIAO KHĨA LUẬN TỚT NGHIỆP

Tên đề tài:

Nghiên cứu mô phỏng hệ thống động lực xe Vfe34 sử dụng động cơ điện sử dụng phần mềm AVL Cruise

Nhiệm vụ:

a. Nội dung:

- Nghiên cứu tổng quan:

o Giới thiệu chung: xu hướng phát triển, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm của xe điện,

o Tìm hiểu về xe Vfe34 sử dụng động cơ điện của Vinfast: động cơ điện, bộ biến tần, hộp số…

- Nghiên cứu mô phỏng

o Cơ sở lý thuyết của phần mềm AVL Cruise, Thiết lập mơ hình, Nhập dữ liệu cho mơ hình, Khai báo biến và thực hiện mơ phỏng

- Kết quả và thảo luận o Chu trình lái

o Đánh giá khả năng phanh của xe, khả năng tăng tốc, chu trình chạy trong đơ thị (UDC) và ngồi đơ thị (UEDC)

b. Bản vẽ:

- Kết cấu xe VF9; Mơ hình mơ phỏng động cơ trên AVL Cruise; Kết quả nghiên cứuc. Nộp về khoa: 01 bản thuyết minh, 01 CD (hoặc file mềm)

Phương pháp đánh giá:



Báo cáo trước hội đồng



Chấm thuyết minh

Ngày giao đề tài: Ngày 12 tháng 9 năm 2023

Ngày hoàn thành đề tài: Ngày 23 tháng 12 năm 2023

Số lượng sinh viên thực hiện:

Họ và tên sinh viên: ……….. MSSV:....

Vĩnh long, ngày…..tháng 9 năm 2023

Khoa CKĐL Người hướng dẫn TS. Hồ Hữu Chấn

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

LỜI CẢM ƠN

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MỤC CÁC BẢNG

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU...13

a. Lý do chọn đề tài...13

b. Mục đích nghiên cứu...13

c. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...13

d. Phương pháp nghiên cứu...14

e. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài...14

Phần 2. NỘI DUNG...16

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN XE ĐIỆN...16

1.1. Giới thiệu chung...16

1.1.1. Xu hướng phát triển xe điện...16

1.1.2. Phân loại xe điện...17

1.1.3. Câu tạo ô tô điện...20

1.1.3.1. Động cơ điện...21

1.1.3.2. Bộ biến tần ô tô...27

1.1.3.3. Pin, acquy và sạc...27

1.1.3.4. Hệ thống điều khiển động cơ xe ô tô điện...32

1.1.3.5. Hệ thống phanh tái tạo...32

1.1.3.6. Hệ thống truyền động và hộp giảm tốc xe ô tô điện...32

1.1.4. Nguyên lý hoạt động của xe ô tơ điện...33

1.1.5. Ưu nhược điểm của xe điện:...33

1.2. Tìm hiểu về xe Vfe34 sử dụng động cơ điện của vinfast...35

1.2.1. Khoang động cơ xe VinFast Vfe34...42

1.2.2. Động cơ điện của xe VinFast VFe34...43

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ XE Ô TÔ ĐIỆN1.1. Giới thiệu chung

1.1.1. Xu hướng phát triển xe ô tô điện: 1.1.2. Phân loại xe ô tô điện

1.1.3. Cấu tạo ô tô điện

1.1.4. Nguyên lý hoạt động của xe ô tô điện1.1.3. Ưu nhược điểm của xe điện:

1.2. Tìm hiểu về xe Vfe34 sử dụng động cơ điện của VinFast1.2.1. Động cơ điện của xe VinFast VFe34

1.2.2. Bộ biến tần của xe VinFast Vfe341.2.3. Hộp sớ

CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG2.1. Cơ sở lý thuyết của phần mềm AVL Cruise2.1.1. Giới thiệu về phần mềm AVL Cruise: 2.1.2. Xây dựng mơ hình:

2.2. Xây dưng mơ hình

2.2.1. Phân tích và lựa chọn các phần tử cho mơ hình.2.2.2 Kết nới các phần tử cho mơ hình

2.2.2.1. Kết nới cơ khí

2.2.2.2. Kết nới tín hiêu – data bus

2.3. Mơ phỏng mơ hình xe điện bằng phần mềm AVL Cruise2.3.1. Chọn chu trình chạy cho mơ hình

2.3.1.1. Chu trình chạy trong đơ thị (UDC) và ngoài đơ thị (UEDC): 2.3.1.2. Chu trình chạy ngoài đơ thị (UEDC):

2.3.2. Chạy mơ phỏng cho mơ hình

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Chu trình lái

3.2. Đánh giá khả năng phanh của xe, khả năng tăng tớc, chu trình chạy trong đơ thị(UDC) và ngoài đô thị (UEDC)

3.2.1. Khả năng phanh: 3.2.2. Khả năng tăng tớc:

3.2.3. Chu trình chạy trong đơ thị và ngoài đô thị: CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN

CHƯƠNG V. TÀI LIỆU THAM KHẢO

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

MỞ ĐẦUa. Lý do chọn đề tài

Ngành công nghiệp ô tô trên thế giới đang bắt đầu dịch chuyển dần từ xe chạy xăng truyền thống sang xe chạy điện. Xe ô tô chạy điện ngày càng trở nên hấp dẫn hơn bởi chúng góp phần làm giảm khí thải nhà kính và sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch đang ngày một cạn kiệt. Hiện nay vấn đề giảm khí thải ô nhiễm môi trường và bất ổn năng lượng đang được đặt trên các bàn nghị sự chính của nhiều quốc gia trên tồn thế giới. Thì việc phát triển xe điện sẽ làm giảm đáng kể những lo lắng về khủng hoảng năng lượng trong thời gian tới, đồng thời tạo ra một tương lai bền vững cho nhân loại.

Việc nghiên cứu và phát triển xe điện trong tương lai đã và đang là công việc được chú trọng và đẩy mạnh của các nhà nghiên cứu và được đưa và giảng dạy, giới thiệu cho sinh viên tìm hiểu. Trong đó, với sự hỗ trợ củ các phần mềm tính tốn mơ phỏng được ưa chuộng hiện nay, tiêu biểu là phần mềm AVL Cruise, sinh viên chúng em được tiếp cận với công việc mô phỏng 1 chiếc xe điện và từ đó hiểu được nguyên lý, đánh giá được kết quả cũng như có cái nhìn tồn diện hơn về ngành cơng nghiệp xe điện.

b. Mục đích nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện với mục đích sau:

- Nghiên cứu tổng quan về xe ô tô điện. cấu tạo và ngun lý hoạt động của xe ơ tơ điện.

- Tìm hiểu về xe ô tô điện VinFast VFe34, động cơ, hộp số, bộ biến tần,…

- Thực hiện mô phỏng hệ thống động lực xe ô tô điện VinFast VFe34 bằng phần mểm AVL Cruise bằng cách thiết lập mơ hình, nhập dữ liệu khai báo biến và tiến hành mô phỏng. - Thảo luận kết quả đạt được và đánh giá khả năng phanh, khả năng tăng tốc, chu trình chạy trong đơ thị và ngồi đơ thị.

c. Đới tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận này là hệ thống động lực của xe VinFast VFe34. Gồm các thành phần chính của hệ thống động lực, như động cơ điện, bộ biến tần, hộp số.

Phạm vi nghiên cứu sẽ nghiên cứu về xu hướng phát triển xe điện, phân loại, cấu tạo, và nguyên lý làm việc của xe điện, ưu nhược điểm của xe điện. Nghiên cứu mô phỏng, cơ sở lý thuyết của phần mềm AVL Cruise, thiết lập mơ hình, nhập dữ liệu cho mơ hình, khai báo biến và thực hiện mơ phỏng. Từ đó tiến hành đánh giá khả năng phanh và tăng tốc của xe.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Xe ô tô điện VinFast Vfe34

d. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích lý thuyết

- Phương pháp thiết kế mơ hình mơ phỏng - Phuơng pháp thảo luận và kết luận - Phương pháp kiểm tra và đánh giá

e. Ý nghĩa khoa học và thực tiển của đề tài

Đề tài “Nghiên cứu mô phỏng hệ thống động lực xe Vfe34 sử dụng động cơ điện sử dụng phần mềm AVL Cruise” có ý nghĩa rất lớn trong việc hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp ô tô, tối ưu hóa hiệu suất xe điện, đào tạo kỹ năng cho sinh viên và bảo vệ môi trường.

Đầu tiên, nó hỗ trợ phát triển cơng nghiệp ơ tô tại Việt Nam. Bằng cách nghiên cứu và mô phỏng hệ thống động lực của xe điện VinFast VFe34, đề tài này cung cấp thông tin về công nghệ ô tô điện tại Việt Nam, góp phần vào việc phát triển và cải thiện sản phẩm ô tô điện trong tương lai.

Thứ hai, nghiên cứu này giúp tối ưu hóa hiệu suất của xe điện. Nó có khả năng xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và tương tác giữa các thành phần. Những kiến thức này có thể hỗ trợ quá trình tối ưu hóa hệ thống động lực để cải thiện hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

Thứ ba, đề tài cung cấp cơ hội đào tạo và phát triển kỹ năng cho sinh viên. Việc thực hiện nghiên cứu thực tế và sử dụng phần mềm mô phỏng chuyên ngành giúp nâng cao khả năng làm việc trong ngành công nghiệp ô tô và phát triển kỹ năng quan trọng cho sự nghiệp sau này.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Cuối cùng, đề tài này đóng góp vào việc bảo vệ môi trường. Xe điện được coi là phương tiện thân thiện với môi trường, và nghiên cứu về hiệu suất của xe điện và cách tối ưu hóa nó có thể giúp giảm phát thải khí nhà kính và tiêu thụ nhiên liệu.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Phần 2. NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN XE ĐIỆN1.1. Giới thiệu chung

Xe ô tô điện là xe sử dụng một động cơ điện để dẫn động thay vì một động cơ đốt trong. Xe điện được biết đến như là một xe không gây ô nhiễm (Zero Emission Vehicle). Trong những năm gần đây, xe điện được chú ý nhiều khi mà vấn đề môi trường ngày càng được quan tâm.

Không giống xe chạy xăng hoặc diesel, vốn sử dụng động cơ đốt trong truyền thống, xe điện được cung cấp năng lượng bởi một bộ pin có thể sạc, giúp động cơ điện hoạt động làm quay các bánh xe. Theo một cách nôm na, thứ chúng cần là điện thay vì nhiên liệu hóa thạch.

Xe điện cơ bản sẽ có bộ pin đặt dưới sàn, cung cấp năng lượng cho động cơ đặt phía trước hoặc sau.

Chủ sở hữu xe điện có thể sạc pin thơng qua một đầu sạc gắn tường thông thường, thứ tương tự mà chúng ta vẫn dùng cho các thiết bị điện gia dụng khác, hoặc sử dụng bộ sạc chuyên dụng. Chỉ cần cắm chúng vào cổng sạc gắn sẵn trên xe và quá trình sạc sẽ bắt đầu.

Những chiếc xe thuần điện khơng có ống xả, bởi chúng hồn tồn khơng phát sinh khí thải. Theo cách nào đó, chúng được xem như thân thiện hơn với môi trường so với các loại xe khác, và bởi vậy được nhiều tài xế có ý thức bảo vệ mơi trường lựa chọn. Xe điện cũng yên tĩnh hơn hẳn xe dùng động cơ đốt trong. Chúng gần như chỉ tạo ra tiếng ồn đáng kể khi vận hành ở tốc độ cao do tác động từ gió và tiếng lốp. Kể cả như vậy, xe điện vẫn yên tĩnh vượt trội.

Tương tự xe thường, chúng cũng có hệ thống làm mát bằng chất lỏng. Bên trong các bộ pin là các ion lithium, vốn rất dễ tăng nhiệt trong quá trình sử dụng, bởi vậy xe điện cũng cần được kiểm soát nhiệt độ để đảm bảo vận hành an toàn. Điều này cũng áp dụng cho các thiết bị điện tử và bộ phận quan trọng khác trên xe. Một cảm biến cũng được trang bị giúp đảm bảo năng lượng được tạo ra và tiêu thụ bởi chiếc xe ở trạng thái ổn định, tránh hiện tượng bộ pin quá tải.

1.1.1. Xu hướng phát triển xe điện

Sự phát triển các phương tiện giao thông ở các khu vực trên thế giới nói chung khơng giống nhau, mỗi nước có một quy định riêng về nồng độ phát thải khí thải của xe, nhưng đều có xu hướng là từng bước cải tiến và chế tạo ra xe điện. Điều đó càng trở nên cấp thiết khi mà nguồn tài nguyên dầu mỏ hiện nay ngày càng cạn kiệt dẫn đến giá dầu tăng cao mà nguồn thu nhập của người dân lại tăng không đáng kể.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Các xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch đều đang tràn ngập trên thị trường và là một trong số những tác nhân lớn gây ô nhiễm môi trường, làm cho bầu khí quyển ngày một xấu đi, hệ sinh thái thay đổi. Vì thế việc tìm ra phương án để giảm tối thiểu lượng khí thải gây ơ nhiễm mơi trường là một vấn đề cần được quan tâm nhất hiện nay của ngành ơ tơ nói riêng và mọi người nói chung.

Ơ tơ sạch khơng gây ơ nhiễm là mục tiêu hướng tới của các nhà nghiên cứu và chế tạo ơ tơ ngày nay. Có nhiều giải pháp đã được cơng bố trong những năm gần đây, như hồn thiện quá trình cháy của động cơ, sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống cho ôtô như LPG, khí thiên nhiên, methanol, biodiesel, điện, pin nhiên liệu, năng lượng mặt trời, ô tô điện... Trong số những giải pháp cơng nghệ trên thì xe ơ tơ điện đang được ứng dụng ngày càng phổ biến và cho hiệu quả cao. Sự tăng cường quan tâm đối với xe điện trong ngành công nghiệp ô tô được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng cao về giải pháp vận chuyển bền vững và nhận thức về tầm quan trọng của bảo vệ môi trường. Điều này đã tạo ra một môi trường đầy triển vọng cho sự phát triển và tiến bộ của công nghệ xe điện.

Tương lai của xe điện:

Khi giá xe điện giảm xuống và quãng đường di chuyển tăng lên, chúng sẽ trở nên phổ biến. Chính phủ nhiều nước đã ban hành lộ trình cấm tất cả các xe động cơ đốt trong vào những năm tiêu biểu như 2030, 2035, 2040, thúc đẩy người dân thay thế bằng xe điện. Nhưng sự chuyển đổi này thậm chí cịn có thể diễn ra sớm hơn vì các gói hỗ trợ tài chính dành cho xe điện và giá của chúng đang giảm nhanh chóng.

Các loại pin mới sẽ lưu trữ được nhiều điện năng hơn, cho phép quãng đường di chuyển của xe tăng lên nhờ vào các khoản đầu tư trên toàn thế giới. Khi giá pin rẻ đi, đồng nghĩa giá xe cũng giảm theo. Và khi những chiếc xe điện ngày càng nhẹ hơn, trong tương lai chúng hoàn toàn nhanh hơn những chiếc xe động cơ đốt trong là điều hiển nhiên.

1.1.2. Phân loại xe điện

Hiện nay, xe điện được chia ra thành 4 dịng chính: xe Hybrid (HEV), xe Hybrid có sạc (PHEV), xe thuần điện (BEV) và xe điện nhiên liệu Hydro (FCEV). Chúng có một số điểm chung nhưng nguyên lý hoạt động lại khá khác nhau. Xe thuần điện (BEV - Battery Electric Vehicle) đang là xu hướng chính của các hãng ơ tơ trên thế giới. Xe loại bỏ hồn tồn những gì liên quan tới động cơ đốt trong, sẽ chỉ còn sử dụng một cơ cấu đơn giản là khối pin dưới sàn cung

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Hình 1.1. Các loại ô tô điện

a. Xe Hybrid (HEV - Hybrid Electric Vehicle)

Hình 1.2. Xe Hybrid

Hybrid là loại xe sử dụng đồng thời động cơ đốt trong truyền thống kết hợp thêm với một mơ tơ điện, chính vì vậy, đây cịn được gọi là xe lai điện.

Trong một số trường hợp, ví dụ như lúc khởi động, tăng tốc hoặc đi ở những đoạn đường tắc, động cơ điện thông qua bộ phận điều khiển năng lượng PCU (Power Control Unit) sẽ lấy năng lượng từ pin cung cấp cho chiếc xe. Đồng thời, năng lượng thừa khi phanh hoặc giảm tốc độ,… sẽ được nạp lại vào pin. Chính vì lẽ đó, xe HEV khơng có bộ phận sạc điện.

Xe Hybrid sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn trên 40% so với xe chạy xăng thơng thường, qua đó giảm đáng kể lượng phát thải COx ra khơng khí.

b. Xe Hybrid có sạc (PHEV- Plug-in Hybrid Electric Vehicle)

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

PHEV hay còn hay được gọi tắt là xe Plug-in, có cấu tạo gần giống với xe Hybrid HEV ở bên trên, đây cũng là loại xe lai điện.

Khác nhau cơ bản ở chỗ, PHEV có thể sạc được điện từ bên ngoài cho pin. Khối pin của các xe PHEV cũng lớn hơn và cung cấp nhiều năng lượng hơn cho chiếc xe chuyển động với tỷ lệ xăng/điện gần như cân bằng nhau.

Hình 1.3. Xe Hybrid có sạc

c. Xe thuần điện (BEV - Battery Electric Vehicle)

BEV hay là xe điện – EV là loại xe đang được các hãng lớn hướng tới. BEV đã loại bỏ hồn tồn động cơ đốt trong, chỉ cịn sử dụng một cơ cấu đơn giản là khối pin cung cấp tồn bộ năng lượng cho mơ tơ điện.

Ưu điểm của xe điện là khơng phát thải các loại khí gây hiệu ứng nhà kính như CO2, các chi tiết cấu tạo máy cũng đơn giản và dễ sửa chữa hơn xe dùng động cơ đốt trong nên được coi là tương lai của ngành cơng nghiệp ơ tơ.

Hình 1.4. Xe thuần điện

d. Xe điện hydro (FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle)

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1.5. Xe điện Hydro

FCEV là loại xe điện chạy hoàn toàn bằng pin, nhưng điện cung cấp cho pin không thông qua cổng sạc như xe PHEV hay BEV, mà thay vào đó là điện được “sản xuất tại chỗ” từ một phản ứng hoá học của khí hydro ngay trên xe.

Xe sẽ có một bình chứa khí hydro được nén và tác dụng với ô xy taọ thành phản ứng hoá học. Phản ứng này sản sinh ra điện và dịng điện được tích trữ trong pin và cung cấp cho mô tơ điện hoạt động. Sản phẩm phụ duy nhất của quá trình này là nước và khơng có bất kỳ một chất thải độc hại nào khác. Đây cũng được coi là đỉnh cao của dịng xe xanh.

Là xe chạy hồn tồn bằng pin, động cơ điện sẽ lấy dịng điện từ bộ pin lưu trữ. Bộ pin này thường được sạc từ lưới điện bên ngoài hoặc nhận năng lượng tái tạo từ việc phanh xe.

Do xe chạy hoàn toàn bằng pin nên pin của chúng thường có dung lượng lớn hơn nhiều so với các loại xe điện hybrid và plug-in hybrid tương đương. Với công nghệ pin lưu trữ lớn nên giá của những chiếc xe BEV cũng thường cao hơn so với các loại xe điện khác.

1.1.3. Câu tạo ơ tơ điện

Các bộ phận chính trên xe điện:

+ Động cơ điện: Động cơ điện trên xe ô tô điện cung cấp năng lượng cho xe để quay các

bánh xe. Động cơ này có thể là DC (một chiều) hoặc AC (xoay chiều), nhưng phổ biến hơn vẫn là AC.

+ Biến tần: Biến tần là một thiết bị dùng để chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn

điện xoay chiều.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Hình 1.6. Cấu tạo xe ô tô điện

+ Pin: pin để lưu trữ năng lượng cần thiết cho xe chạy. Sau khi pin đầy, xe điện mới có thể

sẵn sàng vận hành. Cơng suất của pin trên ô tô càng cao, phạm vi di chuyển của xe càng lớn.

+ Bộ điều khiển: quản lý tất cả các thơng số và kiểm sốt tốc độ sạc thông qua cách xử lý

thông tin từ pin. Điều chỉnh công suất, tốc độ, mô men động cơ…

+ Bộ sạc và cáp sạc: Sạc điện cho pin và kiểm soát mức điện áp của pin

1.1.3.1. Động cơ điện

Động cơ ô tô điện là loại động cơ sử dụng năng lượng điện để biến đổi thành động năng, tức là xe ô tô điện được truyền động bằng động cơ điện. Nhờ ưu thế về giá, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, đây được xem là loại động cơ của tương lai.

Ưu điểm:

Động cơ điện không sử dụng nhiên liệu đốt (xăng, dầu) và không thải ra khí CO2 gây ơ nhiễm mơi trường – đó là ưu điểm hiển nhiên so với động cơ đốt trong. Bên cạnh đó, động cơ điện cịn có những ưu điểm vượt trội về khả năng điều khiển, cho phép chúng ta sử dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến để điều khiển động cơ, qua đó nâng cao chất lượng động học của ô tô điện.

Khả năng đáp ứng mơmen nhanh và chính xác

Động cơ điện có khả năng đáp ứng mômen nhanh gấp khoảng 100 lần so với động cơ đốt trong

Có thể sử dụng hai hay bớn động cơ in-wheel lắp trong mỗi bánh xe

Ơ tơ thơng thường chỉ có một động cơ đốt trong, động cơ được nối với cầu chủ động (cầu trước, cầu sau hoặc hai cầu) qua trục các-đăng và phân chia mômen cho mỗi bánh xe

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

bằng hộp vi sai. Thay vào đó, động cơ điện có thể được tích hợp bên trong các bánh xe (gọi là động cơ in-wheel), do vậy một chiếc ô tô điện có thể có một, hai hoặc bốn động cơ truyền động.

Có thể tính tốn dễ dàng và chính xác mômen của động cơ điện

Khác với động cơ đốt trong, ta có thể tính tốn, ước lượng một cách chính xác và dễ dàng mômen điện từ của động cơ điện bằng cách đo các thơng số về dịng điện và điện áp của động cơ. Ước lượng được mômen sẽ giúp ta điều khiển chính xác mơmen do động cơ sinh ra, từ đó tính tốn và điều khiển chính xác lực tác động giữa mặt đường và bánh xe – điều rất khó thực hiện đối với động cơ đốt trong.

a. Cấu tạo động cơ điện

Lõi thép: được ép trong vỏ máy làm nhiệm vụ dẫn từ. Lõi thép stato hình trụ do các lá

thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh. Mỗi lá thép kỹ thuật đều được phủ sơn cách điện để giảm hao tổn do dịng xốy gây nên.

Dây quấn: được làm bằng dây đồng bọc cách điện, đặt trong rãnh của lõi thép

Vỏ máy: được làm bằng gang hoặc nhôm để cố định máy trên bệ và lõi thép. Cịn có

nắp máy và bạc đạn…

Lõi thép: lá thép được dùng như stato. Lõi thép được ép trực tiếp lên lõi máy hoặc lên

giá roto của máy.

Roto: roto lồng sóc và roto dây quấn.

Hình 1.7. Cấu tạo động cơ cảm ứng

b. Các loại động cơ sử dụng cho ô tô điện

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

i. Động cơ một chiều (DC Motor) ( đấu câu)

Hình 1.8. Động cơ một chiều

Là động cơ hoạt động với nguồn điện 1 chiều. Động cơ một chiều có ưu điểm nổi bật là rất dễ điều khiển. Khi công nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển chưa phát triển, động cơ một chiều là sự lựa chọn hàng đầu cho những ứng dụng cần điều khiển tốc độ, mômen. Nhược điểm của loại động cơ này là cần bộ vành góp, chổi than, có tuổi thọ thấp, địi hỏi bảo trì, bảo dưỡng thường xun, khơng phù hợp với điều kiện nóng ẩm, bụi bặm. Khi cơng nghệ bán dẫn và kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh, động cơ một chiều dần bị thay thế bởi các loại động cơ khác.

ii. Động cơ IM không đồng bộ (Induction Motor)

Hình 1.9. Động cơ khơng đồng bộ.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Động cơ IM có ưu điểm giá thành thấp, thơng dụng, dễ chế tạo. Với kỹ thuật hiện nay, hoàn tồn có thể thực hiện các thuật tốn điều khiển vector tiên tiến cho động cơ IM, đáp ứng các yêu cầu công nghệ cần thiết. Nhược điểm của động cơ IM là có hiệu suất thấp. Các hãng xe của Hoa Kỳ như GM phần lớn sử dụng động cơ IM làm động cơ truyền động, lý do là xe ở Mỹ chủ yếu chạy trên đường cao tốc, khoảng cách dài, đường trong đô thị cũng rộng và thống; khi đó động cơ IM sẽ phát huy được tối đa hiệu suất của mình, tổn thất khơng lớn.

Ở Việt Nam, đường của chúng ta chủ yếu là nhỏ, hẹp, đông đúc, xe thường chạy ở tốc độ thấp và hay phải dừng, đỗ. Với chế độ hoạt động như vậy, động cơ IM sẽ phải thường xuyên chạy ở tốc độ dưới định mức gây hiệu suất thấp, hạn chế đáng kể quãng đường đi cho một lần nạp ắc quy.

iii. Động cơ SynRM từ trở đồng bộ (Synchronous Reluctance Motor)

Động cơ SynRM có cấu trúc stator giống động cơ xoay chiều thông thường với dây quấn và lõi sắt từ. Rotor của động cơ được thiết kế gồm các lớp vật liệu từ tính và phi từ tính đan xen nhau như ta thấy trên hình. Cấu trúc này khiến cho từ trở dọc trục và từ trở ngang trục của động cơ khác nhau, sinh ra mơmen từ trở làm động cơ quay.

Hình 1.10. Cấu trúc động cơ từ trở đồng bộ - SynRM (a) và so sánh rotor động cơ SynRMvới động cơ IM của ABB (b).

iv. Động cơ SRM từ trở thay đổi (Switched Reluctance Motor)

Động cơ SRM có cấu tạo của rotor và stator đều có dạng cực lồi, trên stator có dây quấn tương tự như dây quấn kích từ của động cơ một chiều, rotor chỉ là một khối sắt, khơng có dây quấn hay nam châm. Với cấu tạo đặc biệt này, SRM rất bền vững về cơ khí, cho phép thiết kế ở dải tốc độ rất cao, lên tới hàng chục nghìn vịng / phút.

</div>